楊 浩，向官清，黃陽榴，何振劍，吳偉州

（中建五局土木工程有限公司，湖南長沙 410000）

0 引言

水利工程的建設(shè)與國計民生息息相關(guān)，只有不斷加強(qiáng)對水利工程項目的質(zhì)量監(jiān)督和管理，并將嚴(yán)格的監(jiān)管深入到項目的各個環(huán)節(jié)之中，才能為水利工程施工質(zhì)量和施工水平的提升提供保障。其中，混凝土施工是水利工程施工中的一個重要環(huán)節(jié)，對水利工程混凝土施工中產(chǎn)生的一些裂縫問題，施工人員應(yīng)當(dāng)積極地、及時地予以解決，并緊抓施工重點，確保施工能夠按時、高質(zhì)量完成。

1 水利工程施工中混凝土裂縫類型

1.1 收縮裂縫

混凝土收縮有多余水分蒸發(fā)的干縮和體積減小的凝縮兩種，實際工程中85%都為干縮，此外還有自生收縮和碳化收縮?；炷劣不瘯r發(fā)生從外到內(nèi)的干燥，該過程將形成內(nèi)部小、外部大的不均收縮，當(dāng)抗拉強(qiáng)度不足以抵抗表面收縮受到約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力時就會形成收縮裂縫。施工環(huán)境較干燥時表面水分蒸發(fā)快導(dǎo)致變形加快，一般會產(chǎn)生兩端細(xì)長、中間較寬的塑性裂縫。如在混凝土凝固過程中，外部水分蒸發(fā)較快，而內(nèi)部水分蒸發(fā)較慢，則會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)收縮裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)變形過程中，一旦外部變形產(chǎn)生的應(yīng)力，超出了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的承載能力，將會導(dǎo)致收縮裂縫的出現(xiàn)，影響工程整體質(zhì)量[1]。

1.2 沉陷裂縫

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑過程中，如果基礎(chǔ)位置出現(xiàn)沉陷，將會影響混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，造成混凝土結(jié)構(gòu)面臨著沉陷的風(fēng)險，在沉淀部位出現(xiàn)拉伸裂縫，導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)性質(zhì)發(fā)生變化，既影響混凝土的結(jié)構(gòu)完整性，又會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉陷式裂縫，從而增加了混凝土施工難度并易出現(xiàn)各種問題，不利于混凝土施工的有序進(jìn)行。從當(dāng)前混凝土施工來看，沉陷式裂縫的出現(xiàn)反映出澆筑位置的薄弱，在施工中既要掌握基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工情況，又要在施工中了解沉陷式裂縫的缺陷及危害，做好裂縫的防治。因此，制定科學(xué)的應(yīng)對措施，解決沉陷式裂縫缺陷，對混凝土結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)、混凝土結(jié)構(gòu)沉陷式裂縫的消除具有重要影響，在混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的防控中需要以此為基礎(chǔ)細(xì)化混凝土結(jié)構(gòu)的施工措施。

1.3 溫度裂縫

硬化期間，混凝土施工量較大、固結(jié)時間較長的工程若具有較快的施工速度，不能快速消散水化熱將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度高于表面溫度。結(jié)構(gòu)內(nèi)、外部溫差變大勢必會引起變形，當(dāng)抗拉強(qiáng)度不足以抵抗變形受到約束產(chǎn)生的拉應(yīng)力時，就會導(dǎo)致溫度裂縫的出現(xiàn)。隨溫度的改變溫度裂縫會合攏或擴(kuò)張，并且可以分為截面均勻溫差、內(nèi)外溫差、上下溫差等裂縫類型[2]。

2 水利工程施工中混凝土裂縫成因

2.1 原材料質(zhì)量與化學(xué)反應(yīng)

混凝土質(zhì)量在很大程度上取決于原材料的質(zhì)量，所以要對外加劑、摻合料、砂石、水泥等質(zhì)量實行嚴(yán)格控制，確保各項材料符合要求；此外，對水泥的儲存環(huán)境和時間要引起重視，水泥質(zhì)量受長時間儲存影響可能會降低混凝土的強(qiáng)度?；炷亮芽p的形成還與化學(xué)反應(yīng)密切相關(guān)，溫度升高時堿骨料反應(yīng)生成的硅酸凝膠開始膨脹，隨后溫度下降產(chǎn)生熱脹冷縮，導(dǎo)致裂縫的形成。

2.2 施工過程不規(guī)范

施工過程不規(guī)范也是引起混凝土產(chǎn)生裂縫的原因。例如，在實際施工過程中，不按照施工條件及時調(diào)整施工配合比，或是在施工現(xiàn)場為了施工便利，擅自改變施工配合比（如隨意加水），則會因為水分蒸發(fā)而產(chǎn)生早期裂縫；混凝土未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度便拆除模板，使混凝土過早暴露于空氣中，導(dǎo)致混凝土表面水分散失加快，如果養(yǎng)護(hù)保溫工作不及時，混凝土水化熱極易造成混凝土內(nèi)部空隙增大，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫；冷卻水管通水時間及水溫達(dá)不到設(shè)計要求，使得混凝土內(nèi)部溫升得不到有效控制，也會增加裂縫產(chǎn)生的概率；混凝土澆筑過程中，振搗方式不得當(dāng)而未取得有效的振搗效果，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象，則表面浮漿會因水分的快速流失而出現(xiàn)干縮裂縫。

2.3 施工技術(shù)問題

水利工程中混凝土施工應(yīng)采取有效的施工技術(shù)措施調(diào)整施工方法，提前對結(jié)構(gòu)的抗剪切情況進(jìn)行調(diào)查，并采取有效的應(yīng)對措施予以優(yōu)化，使結(jié)構(gòu)的抗剪切能力得到加強(qiáng)。施工技術(shù)對混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及混凝土的抗檢及能力有直接影響，在施工技術(shù)的選擇、施工工藝的優(yōu)化及施工過程的具體落實方面應(yīng)達(dá)到施工要求，圍繞施工的具體情況做好施工管理工作。剪切裂縫主要與施工技術(shù)的選擇有關(guān)，在施工中只有制定合理的施工方法并提高施工工藝的優(yōu)化程度，才能有效避免剪切式裂縫出現(xiàn)，提高混凝土施工質(zhì)量。水利施工中混凝土剪切式裂縫的防治必須從施工技術(shù)的應(yīng)用環(huán)節(jié)入手，確保施工技術(shù)達(dá)到優(yōu)化要求，解決施工質(zhì)量問題，確保剪切式裂縫在防治過程中取得實效[3]。

2.4 養(yǎng)護(hù)不到位

混凝土可以吸收大量水分，屬于吸水性較強(qiáng)的水利材料，在混凝土達(dá)到一定濕度后才可以固化。為此，在混凝土固化過程中，則需要開展合適的養(yǎng)護(hù)工作，保證混凝土獲取一定的水分，將混凝土內(nèi)外部的溫度差進(jìn)行合理控制。在溫度、水分、濕度等要素得到有效控制后，則可以保證混凝土的固化質(zhì)量。在實際水利工程建設(shè)過程中，由于混凝土養(yǎng)護(hù)工作開展不到位，使得混凝土固化質(zhì)量，無法達(dá)到驗收標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響到水利工程的整體運行安全性。

3 水利工程施工中控制混凝土裂縫的技術(shù)

3.1 原材料控制

施工現(xiàn)場應(yīng)強(qiáng)化對混凝土原材料的質(zhì)量控制。之所以要加大對原材料的監(jiān)督和管理力度，是因為通過這種方式，能夠確保整個項目工程的質(zhì)量得到保障。同時，就混凝土原材料來說，其質(zhì)量將會直接影響到混凝土的結(jié)構(gòu)，因此，當(dāng)混凝土建設(shè)材料骨料吸水率較高時，可以通過減少材料當(dāng)中的水泥泡沫等方式，有效對混凝土自身收縮率進(jìn)行降低，提高工程建設(shè)穩(wěn)定性。除此之外，還可以通過提高這類材料級配等方式，在混凝土中加入具有超塑性的材料或粉煤灰，有效降低混凝土施工過程中所產(chǎn)生的水化熱，減少混凝土當(dāng)中其他材料的摻量，保證工程施工穩(wěn)定。通過對固化土中水的適量添加，不僅能夠有效減少混凝土自身材料收縮，同時還能保證混凝土濕潤，滿足實際工程建設(shè)需要。還可以通過往混凝土材料中加入高效能減水劑等方式來提高混凝土材料密度，提高材料抗聚合物性能，并進(jìn)一步減少混凝土材料裂縫的出現(xiàn)，在進(jìn)行混凝土材料配合比例規(guī)劃時，應(yīng)首先結(jié)合工程實際情況考慮工程施工建設(shè)水平以及澆筑過程，結(jié)合工程施工結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分析，確定混凝土出現(xiàn)問題的原因，深入施工建設(shè)現(xiàn)場，對施工建設(shè)現(xiàn)場的整體情況進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，并進(jìn)一步根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況，確定混凝土材料配合比，提高整體工程建設(shè)質(zhì)量[4]。

3.2 改善結(jié)構(gòu)設(shè)計

在進(jìn)行實際工程施工時，如何根據(jù)上述工程問題提出合理的混凝土裂縫控制措施，解決工程施工過程中的實際建設(shè)問題，是當(dāng)下最重要的問題之一。要想從根本上減少建設(shè)過程中混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)施工裂縫的可能性，不僅需要通過進(jìn)一步提高工程施工質(zhì)量來改善，同時還可以進(jìn)一步改善工程項目整體施工結(jié)構(gòu)和模式來實現(xiàn)對混凝土施工結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制，例如在進(jìn)行實際工程建設(shè)和工程水利設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)盡可能選用中等強(qiáng)度或低強(qiáng)度的環(huán)境材料進(jìn)行建設(shè)，避免混凝土材料強(qiáng)度過高而導(dǎo)致的混凝土材料開裂的可能性，在實際水利過程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步避免增加混凝土材料頂蓋表面的鋼筋數(shù)量來提高混凝土整體的工程建設(shè)強(qiáng)度，從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度過強(qiáng)而出現(xiàn)的混凝土開裂問題，因此建設(shè)開工時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步制定合理有效的施工計劃，改進(jìn)鋼筋的使用模式來阻止整體裂縫的產(chǎn)生。增加混凝土整體物理性質(zhì)，降低混凝土施工過程中開裂的可能性。

3.3 溫度合理控制

在水利工程施工時，要注重應(yīng)用溫度裂縫防治措施，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的溫度裂縫問題。①混凝土的配料對于防治混凝土產(chǎn)生溫度裂縫具有積極的意義，因此需選擇合適的混凝土配料。通過在配比混凝土的過程中加入混合料，可降低混凝土裂縫發(fā)生的風(fēng)險，其中可加入引氣劑、塑化劑等。這樣既可以避免出現(xiàn)裂縫，又可以保障水利工程施工效果。②為防止水熱化引起混凝土內(nèi)部溫度快速升高問題的發(fā)生，可以采取降溫處理措施。一方面，可以在拌和混凝土?xí)r在水中加入冰塊；另一方面，可以在攪拌碎石時提前進(jìn)行冷卻，以避免出現(xiàn)裂縫。③在夏季開展混凝土澆筑工作時，需要減小澆筑厚度，同時將冷卻管放入其中，以便對其推進(jìn)降溫處理。通過采取以上措施，就容易平衡混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外部溫度，降低混凝土裂縫的發(fā)生概率。④氣溫驟降容易對混凝土結(jié)構(gòu)造成不良影響，施工單位需提前了解天氣溫度，及時對混凝土開展保溫處理工作。⑤因季節(jié)溫差引發(fā)的裂縫常為容易暴露的部分，比如在上墻處就易出現(xiàn)裂縫，因此需要針對工程暴露的部分開展隔熱或者保溫處理，避免局部溫度過高或者過低問題的出現(xiàn)[5]。

3.4 加大對添加劑的使用

水利工程施工建設(shè)中一些有經(jīng)驗的混凝土澆筑工作人員會在以往的實踐過程中，挖掘出預(yù)防、控制混凝土裂縫的全新策略，就是加大對添加劑的使用程度。通過對減水防裂劑的合理使用是防止混凝土出現(xiàn)裂縫的有效對策，減水防裂劑的使用能夠在一定程度上減少混凝土的用水量，還能是混凝土的收縮功能有所提高，改善水泥漿的黏稠度，避免水利工程中混凝土出現(xiàn)沉縮變形的情況。不僅如此，減水防裂劑還可以實現(xiàn)混凝土抗拉強(qiáng)度的增加，使混凝土本身的抗裂性能得到顯著的增強(qiáng)。有些添加劑可以對混凝土的密實度加以改善，提高混凝土的抗碳化性。貫穿性混凝土裂縫時水利工程施工建設(shè)過程中最為嚴(yán)重的一種裂縫問題，要想將其進(jìn)行有效的改善，就應(yīng)該做好預(yù)防和控制工作，提升混凝土的性能，尤其是抗裂水平，確保混凝土的整體質(zhì)量，進(jìn)而為水利工程的整體質(zhì)量提供保障。

3.5 科學(xué)控制施工工藝

施工工藝影響著施工水平及混凝土裂縫問題的發(fā)生情況，為此需要嚴(yán)格控制施工工藝。采用凈漿裹石攪拌新工藝提升混凝土材料的質(zhì)量，防止水分朝向石子與水泥砂漿界面集中，增強(qiáng)印花界面過渡層的結(jié)構(gòu)致密性，提高混凝土抗壓強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用這種工藝可以將混凝土抗壓強(qiáng)度提升到原來的10%以上，這對于降低混凝土裂縫發(fā)生概率具有積極意義。此外，通過使用凈漿裹石攪拌新工藝還可以節(jié)約水泥，減少施工成本。其中，可節(jié)約原來水泥用量的7%。除此之外，將二次振搗工藝應(yīng)用在工程建設(shè)之中，并嚴(yán)格控制二次振搗工藝，把水泥種類、氣溫、水灰比、坍落度等作為依據(jù)，明確二次振搗工藝的推進(jìn)時間，防止產(chǎn)生接頭問題。通過順利推進(jìn)二次振搗工藝，提高混凝土材料的抗壓強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度的增長率在10%～20%。

3.6 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)工作

混凝土養(yǎng)護(hù)通常被定義為施工后的混凝土保養(yǎng)，實際在混凝土施工的過程中一旦發(fā)生裂縫顯現(xiàn)也是需要施工人員及時修復(fù)補救的。這樣的補救可隨時進(jìn)行，不會耽誤很長的施工周期。相比而言，混凝土施工后的裂縫修復(fù)就比較復(fù)雜，因此需要施工人員在施工后的養(yǎng)護(hù)方面要注意細(xì)節(jié)。根據(jù)上文所提的幾種裂縫類型可知，混凝土裂縫主要在于施工后混凝土內(nèi)外干涸不均，即受外界溫度影響較大所致。因而除了在調(diào)配過程中把握混凝土材料比例、控制其凝固時間外，還要對其后期凝固溫度展開調(diào)控，最常見的是將澆筑時間定在溫度較低的夜間，或在白天對混凝土進(jìn)行遮蓋，以此減少溫度過高和日曬所帶來的表層干涸、裂縫現(xiàn)象[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，水利工程施工環(huán)境復(fù)雜多變，施工周期長，對于施工人員的技術(shù)、管理水平有著較高的要求。若要進(jìn)一步提高水利工程的施工質(zhì)量，則需要施工人員從設(shè)備配置到人員管理再到具體施工均須做到謹(jǐn)慎與完善。尤其針對混凝土的開裂現(xiàn)象，管理人員必須抓好施工現(xiàn)場的流程管理，引進(jìn)成熟的施工技術(shù)，通過層層把關(guān)，實現(xiàn)對施工質(zhì)量的保障，從而讓混凝土施工從材料采購到配比再到溫度、時間的控制都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，從而實現(xiàn)對混凝土裂縫現(xiàn)象的治與防。